- Bộ điều khiển xe đạp điện xe máy điện hoặc xe 3 bánh điện 48/60V÷1000W÷40A, bo mạch có thể dùng chung xe máy điện hoặc xe 3 bánh điện công suất lớn.
- Bo sử dụng động cơ 3 pha khơng chổi than, điều tốc đa năng.
- Có thể sử dụng cảm biến hoặc khơng sử dụng cảm biến. có dây reset tới hoặc lùi. bo có chức năng lùi sau (tốc độ chậm).
- IC điều khiển bánh điện được đặt vào trong cốp xe.
Hình 3.2: IC điều khiển bánh điện
Hình 3.4: Ký hiệu bản đồ kỹ thuật bánh điện [20] 3.4 Phương án bố trí nguồn điện ắc quy
3.4.1 Ý tưởng sử dụng hộp chuyên dụng
Đa phần các dự án chế tạo xe hybrid các nhà thiết kế họ thường đặt trong xe một hộp chuyên dụng để chứa bình ắc-quy. Nhưng không thể bỏ qua việc các sản phẩm hộp chuyên dụng chỉ dùng cho các mẫu xe tiêu chuẩn do nhà sản xuất chế tạo với thiết kế không gian lắp đặt một cách phù hợp. Cho nên khi sử dụng vào xe nhiên liệu kép thiên về hoán cải thì phải tác động làm thay đổi, cải tạo lại sao cho phù hợp với khơng gian trên xe, chính điều này có thể giảm độ bền, tính thẩm mỹ ban đầu của sản phẩm. Từ đó, nhóm quyết định sử dụng phương án chế tạo nguồn nguyên liệu sẵn có.
Hình 3.5: Hộp chứa ắc quy chun dùng 3.4.2 Sử dụng gỗ thông chế tạo hộp đựng ắc quy
Thông qua ý tưởng sử dụng hộp ắc quy chuyên dụng, vì tình hình dịch bệnh, bị hạn chế di chuyển, nên nhóm quyết định sử dụng vật liệu là gỗ thơng thay vì vật liệu cao su có tình cách điện cao.
- Bền, đảm bảo tính thẩm mỹ;
- Có khả năng cố định chắc chắn vào cốp xe mà không gây ra bất cứ rung lắc nào trong suốt quá trình duy chuyển;- Đảm bảo chống sốc cho ắc quy;
- Dễ gia cơng, tháo lắp.
Hình 3.6: Gỗ thơng dùng chế tạo hộp chứa ắc quy
Với kích thước ắc quy hiện tại thì việc thi cơng một hộp chứa khơng chỉ đảm bảo hoạt động ổn định của ắc quy trong q trình di chuyển mà cịn là sản phẩm chế tạo dễ dàng gá lắp cố định vào không gian cốp một cách tối ưu nhất.
3.5 Phương án thay thế hệ thống phanh trước 3.5.1 Phanh bánh trước trên xe nguyên thủy 3.5.1 Phanh bánh trước trên xe nguyên thủy
Trên xe cơ sở được trang bị phanh dẫn động thủy lực với cơ cấu phanh đĩa, phanh có cấu tạo tương đối phức tạp, bao gồm bộ phận với những chức năng, vai trò riêng, đảm bảo sự vận hành ổn định cho toàn bộ hệ thống.
Về cơ cấu phanh đĩa bao gồm:
- Phanh đĩa: Gắn với trục bánh xe. Chúng được đục thêm các lỗ, rãnh có tác dụng tản nhiệt trong quá trình sử dụng, giảm thiểu sự mài mòn, hư phỏng phanh;
- Hai má phanh: Là một khối thống nhất từ hợp kim, gốm, kevlar, được kẹp ở hai bên đĩa phanh;
- Trục bánh xe máy; Về dẫn động phanh:
- Tay phanh, ống dầu, khay đựng dầu phanh;
Hình 3.7: Hệ thống phanh đĩa trên xe cơ sở
Các bộ phận này được tháo rời để thay thế bánh điện và phanh tang trống để phù hợp với ý tưởng thiết kế ban đầu.
3.5.2 Phanh bánh trước sau hoán cải
Phanh trước sau hốn cải là phanh dẫn động cơ khí, có cấu phanh là loại phanh guốc
Hình 3.8: Cấu tạo của phanh tang trống của xe máy [13]
- Guốc phanh gián tiếp đẩy má phanh; - Má phanh bề mặt tiếp xúc tạo ra ma sát;
- Trục xoay;
- Trục đẩy má phanh trực tiếp đẩy guốc phanh và má phanh vào bề mặt tác dụng; - Cầu phanh bộ phận kết nối giữa đũa phanh và trục đẩy;
- Đũa phanh được nối với dây cáp;
- Lò xo hồi vị có tác dụng ép piston trở về vị trí ban đầu khi áp suất dầu giảm.
Nguyên lý làm việc của phanh tang trống:
Khi người lái bóp phanh được bố trí ở tay lái bên trái thì dây cáp tác dụng lên đũa phanh kéo cần làm trục đẩy má phanh có đầu tác dụng như một địn bầy đẩy guốc phanh ép vào bề mặt tang trống ở trên dùm bánh xe tạo ra ma sát và làm giảm tốc độ quay của bánh xe và khi ta bng thì lị xo sẽ kéo guốc phanh về lại vị trí ban đầu.
- Ưu điểm và nhược điểm của phanh tang trống: Ưu điểm
+ Rẻ tiền và lúc phanh không sợ bị sốc;
+ Chi phí sửa chữa thấp, ít hư hỏng hơn phanh đĩa do được bọc bởi trống phanh. Nhược điểm
+ Hiệu quả phanh kém hơn phanh đĩa;
+ Do được bọc trong trống phanh nên khó làm mát vì vậy mà làm ảnh hưởng đến các chi tiết bên trong;
+ Trọng lượng lớn hơn phanh đĩa.
3.6 Ý tưởng sơ bộ
3.6.1 Xe trước hoán cải
Trước khi thực hiện phương pháp thay đổi chế độ điều khiển thì xe cơ sở hoạt động bằng động cơ xăng, các thông số bao gồm:
- Động cơ bốn kỳ, một xylanh; - Dung tích xylanh 108cc; - Tỷ số nén 11:1
- Công suất tối đa 6.4 kW/7,500 rpm - Momen cực đại 9.2 Nm/6,000 rpm
3.6.2 Xe sau hoán cải
- Lắp phanh tang trống vào bánh trước của xe;
Hình 3.9: Phanh tang trống được lắp đặt
- Thay thế bánh cũ của xe cơ sở thành bánh xe điện công suất 1000W;
- Lắp IC điều khiển bánh điện vào cốp xe;
Hình 3.11: Nối dây IC vào nguồn ắc quy
3.7 Các chế độ điều khiển 3.7.1 Khởi động 3.7.1 Khởi động
Cấp nguồn 12V từ ắc quy, sau đó khởi động màn hình LCD hiển thị chữ OFF. Đồng thời bật các chức năng nằm chờ của vi điều khiển stm-32. Trong trường hợp người dùng bấm nút Down chọn chế độ kế bên tay ga, thì màn hình LCD sẽ hiển thị chế độ cho người dùng, nhưng chương trình sẽ khơng chạy. Khi người dùng bấm nút set thì LCD sẽ chuyển từ OFF sang ON thì chế độ được chọn sẽ chạy chương trình tương ứng.
3.7.2 Chế độ chạy điện
Chế độ hiển thị chạy điện được đặt là Mode 0 trên màn hình LCD. Ở mode 0 người dùng bấm nút set thì mạch điện sẽ kích rơ le cắt khóa của xe máy khơng cho xe máy hoạt động, và đóng khóa xe điện. Kết thúc Cấp nguồn Kích rơ le Đóng khóa ĐCĐT tắt Đ ĐCĐ hoạt động Bắt đầu Đ KT KT Nút nhấn set Chế độ chạy điện Đ KT
3.7.3 Chế độ chạy xăng
Ở chế độ chạy xăng được đặt là Mode 1 trên màn hình LCD. Ở mode 1 nếu người dùng đã bấm nút set rồi thì khơng cần bấm lại chỉ cần bấm nút Down để chuyển chế độ từ mode 0 qua mode 1 thì mạch điện sẽ nhận được tín hiệu thay đổi, sau đó sẽ kích rơ le cắt khóa của bánh điện khơng cho xe điện hoạt động và đóng tay ga xe máy.
Hình 3.14: Lưu đồ thuật tốn chế độ chạy xăng
Kết thúc Cấp nguồn Kích rơ le Đóng khóa ĐCĐT hoạt động Đ ĐCĐ tắt Bắt đầu Đ KT KT Nút nhấn set Chế độ chạy xăng Đ KT
3.7.4 Chế độ chạy kết hợp xăng và điện Cấp nguồn Cấp nguồn Vận tốc Vận tốc > 30km Tay ga < 10% S Giữ nguyên trạng thái ĐCĐ hoạt động Đ Kích rơ le Ngắt ĐCĐ ĐCĐT hoạt động Kết thúc KT Đ Kiểm tra vận tốc S Nút nhấn set Chế độ chạy xăng và điện Đ KT Bắt đầu
Cuối cùng là chế độ chạy kết hợp giữa xăng và điện được đặt là Mode 2 trên màn hình hiển thị. Ở mode 2 người Việc bấm nút set cũng tương tự như mode 1. Khi chuyển sang mode 2 thì mạch đóng khóa xe điện, cắt khóa xe máy, cho chạy xe điện đồng thời kiểm tra tốc độ của bánh xe. Nếu vận tốc đạt trên 30km và giữ im tay ga. Mạch điều khiển chờ tay ga trả về giá trị dưới 10%, lúc này mạch điều khiển thực hiện thao tác cắt khóa xe điện, đóng khóa xe máy và kích đề xe, sau khi kích đề xe xong, mạch điều khiển quay về kiểm tra lại tốc tộc và tay ga. Trong trường hợp chở quá tải, hoặc khi lên dốc, trả về dưới 10% thì mạch điều khiển sẽ kích bánh điện, lúc này thì trợ lực sẽ đẩy hai bánh cùng chạy.
CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ
4.1 Kết quả của việc thiết kế, chế tạo cơ khí các bộ phận cấu thành xe 2 bánh sử dụng động cơ PHEV động cơ PHEV
4.1.1 Thiết kế kết hợp tay ga cơ - điện
Tay ga điện và tay ga cơ khác nhau về phương pháp điều khiển nhưng dựa vào cấu trúc tương đồng về mặt kỹ thuật nên việc thiết kế một tay ga tích hợp khơng những đơn giản hóa sản phẩm đáp ứng được đầy đủ chức năng, nhiệm vụ mà cịn đảm bảo được tính thẩm mỹ của sản phẩm.
4.1.2 Tay ga cơ
Tay ga cơ hoạt động với cơ cấu sử dụng lực kéo tác động lên tay vặn, thông qua dây ga tác động trực tiếp lên bướm ga để điều chỉnh độ mở phù hợp với khoảng tốc độ mong muốn. Tay ga cơ gồm các bộ phận:
- Cùm ga; - Cuộn dây ga; - Tay vặn.
- Cuộn dây ga cơ có góc quay 900 điều khiển độ mở cánh bướm ga từ mức thấp tới mức cao.
4.1.3 Tay ga điện
Nguyên lý làm việc
Hoạt động của tay ga dựa trên hiệu ứng Hall, dùng cảm biến Hall để đo độ lớn từ trường nam châm định vị trên tay vặn khi thay đổi góc quay tay ga. Điện áp đầu ra của cảm biến tỷ lệ thuận với độ lớn từ trường tại vị trí tiếp giáp.
Cảm biến Hall gửi tín hiệu điện áp tới bộ xử lý trung tâm, điện áp thay đổi dựa vào góc quay tay ga khi sử dụng, từ đó bộ xử lý sẽ điều khiển được tốc độ motor điện. Về cơ bản tay ga điện có thể coi là một biến trở, bên trong tay lái sẽ có ba bộ phận:
- Rãnh từ làm bằng nam châm; - Lò xo hồi;
- Chip đọc.
- Giá trị điện áp của tay lái đo được nằm trong khoảng 0.843÷3.657 V.
4.2 Thiết kế tay ga cơ - điện
Dựa vào đặc tính đối lập về mặt cấu tạo trong q trình vận hành.
Chính điều này khi tích hợp cảm biến trên cùm ga cơ thì việc hồi vị nam châm trên tay ga hoàn toàn dựa vào phần tay ga cơ của động cơ xăng.
Dùng phần mềm Autocad thực hiện bản vẽ cơ sở nhằm gắn kết hai đối tượng sau cho phù hợp về mặt kỹ thuật, tăng tính khả thi trong q trình chế tạo.
Hình 4.1: Bản vẽ cùm ga cơ và điện 4.2.1 Gia công viền nhựa chứa cảm biến Hall
Viền nhựa được gia công cắt gọt, tháo lắp từ thiết bị điều khiển ga chuyên dùng để cải tiến xe điện, giúp tăng cảm giác vặn ga trên xe điện một cách chân thật nhất. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị này giống như một tay ga điện bình thường nhưng khác biệt ở việc sử dụng một dây cáp trung gian để tăng giảm ga. Lò xo hồi trên thiết bị có độ cứng cao hơn giúp cảm giác lái khi tăng tốc giống với khi sử dụng tay ga trên xe máy.
Kế thừa chi tiết chứa cảm biến Hall để gia công định vị lên cùm ga cơ địi hỏi tỉ mỉ và đảm bảo đúng kích thước khoảng cách sao cho khi lồng tay vặn vào ống ga, vị trí của cảm biến và rãnh từ phải tương thích để đảm bảo hoạt động ổn định trong quá trình vận hành.
4.2.2 Cố định viền nhựa vào cùm ga
Hình 4.2: Tay ga và cùm ga cơ - điện sau khi chế tạo 4.3 Thiết kế hộp chứa acquy dùng cho động cơ điện
Acquy không chỉ dùng để khởi động động cơ xe, mà còn cung cấp điện cho hệ thống điều khiển, hiển thị và các thiết bị điện khác. Đồng thời, acquy còn phục vụ như là hệ thống điện dự phịng trong các trường hợp hệ thống xăng khơng đáp ứng vận hành.
Acquy dùng cho đề tài xe nhiên liệu kép là dịng acquy chứa axit, dung lượng 12V/ bình nên việc thiết kế một hộp chứa nhằm đảm bảo acquy khơng bị sốc trong q trình di chuyển là hết sức cần thiết. Bên cạnh đó việc thiết kế cố định hộp chứa acquy vào cốp xe giúp đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn khi sử dụng.
Hộp chứa acquy được gia công từ vật liệu gỗ thơng với các đặc tính: + Dễ gia cơng cắt gọt;
+ Chịu lực tổng thể tốt;
+ Khối lượng nhẹ, bám dính đinh ốc; + Kháng va chạm;
4.3.1 Nghiên cứu phương án gá lắp phanh tang trống hãm bánh điện
Do vị trí tương đối giữa pát định vị bánh điện và phanh tang trống không phù hợp nên cần thêm một pát trung gian nhằm liên kết và cố định vị trí của đùm phanh. Đảm bảo q trình thao tác, phanh khơng bị xê dịch gây sai sót và mất đi tính an tồn của hệ thống phanh.
Hình 4.5: Pát định vị bánh xe phía bên trái
4.4 Thiết kế mạch điện điều khiển 4.4.1 Mục tiêu 4.4.1 Mục tiêu
Lấy ý tưởng từ những chiếc xe hybrid nhóm em đã tận dụng xe máy thuần động cơ đốt trong để cải tạo thành xe nhiên liệu kép sử dụng 2 loại nhiên liệu xăng và điện. Nói một cách chính xác hơn, xe sẽ được trang bị một động cơ đốt trong truyền thống đảm nhiệm truyền động chính, một bình chứa nhiên liệu, một khối pin và một mơ tơ điện. Xe nhiên liệu kép cịn có thể tự sạc trong quá trình chạy xăng hoặc sạc trực tiếp bằng nguồn điện lưới 220V.
Việc thiết kế mạch điều khiển xe nhiên liệu kép dựa trên sự kết hợp động cơ xăng và động cơ điện một cách hợp lý nhằm đạt được những chế độ hoạt động khác nhau: Chế độ khởi hành, leo dốc, chế độ chạy trong đô thị,. Từ đó giảm mức tiêu hao nhiên liệu và tối ưu khả năng vận hành.
Hình 4.7: Thiết kế mạch chuyển đổi trên xe 4.5 Phần mềm thiết kế
Sử dụng phần mềm Altium Designer thiết thế mạch điện ECU. Đây là một phần mềm chun dụng để tính tốn chọn phù hợp các linh kiện và thiết kế mạch sao cho phù hợp với mơ hình.
Hình 4.8: Phần mềm Altium Designer
Hình 4.9: Mạch cảm biến Hall 3 pha
Cảm biến Hall lệch pha một góc 900.khi khởi động, cảm biến Hall sẽ lấy tín hiệu bên
trong bánh điện, sau đó truyền về IC của xe điện thơng qua cổng Hall com tương ứng với 3 cổng hall A, hall B, hall C, và một cổng nối đất. Cảm biến lấy tín hiệu vào IC điều khiển để đọc số xung trên một vịng quay để tính ra vận tốc của bánh xe điện.
Hình 4.10: Mạch hạ áp
Vì mạch điện tổng cần nguồn điện áp 5V để nuôi các linh kiện nên, mạch hạ áp đóng vai trị hạ điện áp 48V xuống cịn 5V.
Hình 4.11: Mạch cảm biến ga
Sử dụng bộ khuếch đại LM358 để so sánh các giá trị của tay ga. Tín hiệu từ THL qua R32, R33 và tụ điện C3 để lọc nhiễu vào cổng số 3 để khuếch đại tín hiệu vào IC điều khiển stm-32